Природные каменные материалы. Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов всех направлений и уровней подготовки, реализуемых М
.pdfшенных минералов – авгита, реже роговой обманки, оливина. Структура крупноили среднекристаллическая. Текстура массивная плотная, иногда пятнистая. Для габбро характерна средняя плотностьρm = 2900…3300 кг/м3, высокая прочность при сжатии Rсж = 200…450 МПа. Обладает высокой стойкостью против выветривания, хорошо полируется и имеет кр асивый вид. Применяется, главным образом, в качестве ОП, а также в качестве Б, П, Ш.
Диабаз – магматическая излившаяся плотная порода. Цвет – от зеле- новато-серого до черного. Структура скрытокристаллическая или тонкокристаллическая. Текстура плотная, массивная. Минеральный состав аналогичен габбро (плагиоклазы, авгит, роговая обманка, оливин). Обла-
дает высокой ударной вязкостью, твердостью, средней плотностью ρm = 3000 кг/м3, высокой прочностью при сжатии Rсж = 300…400 МПа, высокой стойкостью против выветривания. Имеет сравнительно невысокую температуру плавления – 1200…1300°С и является ценным сырьем для каменного литья. Области применения: Ш, Щ, КЛ, БК, ОП, П, СТМ.
Кварцевый порфир – магматическая излившаяся плотная порода. По составу близок к граниту – состоит из кварца и полевых шпатов, в незначительных количествах содержит биотит, пироксен. Структура порфировая, т.е. на фоне основной тонко- и мелкокристаллической массы породы присутствуют порфировые вкрапления (от долей до 4…5 мм, редко до 10…15 мм), представленные полевым шпатом и кварцем. Текстура флюидальная, иногда полосчатая. Цвет порфиров от красно-бурого до серого с разнообразными оттенками. Средняя плотность ρm = 2500…2650 кг/м3, прочность плотных порфиров при сжатии близка к прочности гра-
нита и составляет Rсж = 130…180 МПа. Стойкость против выветривания высокая, однако, по сравнению с гранитом, порфиры быстрее разрушаются при колебаниях температуры вследствие различия коэффициентов линейного температурного расширения вкрапленников и основной массы. В строительстве широкого применения не имеют, используются в качестве ОП, Щ.
Базальт – магматическая излившаяся плотная горная порода темносерого, зелено-черного или черного цвета. Обладает скрытокристаллической, иногда стекловато-зернистой или порфировой структурой и плотной текстурой. По минеральному составу аналогичен габбро, т.е. состоит из плагиоклазов, авгита, реже роговой обманки, иногда оливина, пи-
роксена, вулканического стекла. Порода тяжелая, средняя плотность ρm = 2700…3300 кг/м3, предел прочности при сжатии Rсж = 110…500 МПа. Стойкость против выветривания высокая. Применяется в качестве ОП, Ш, БК, Щ, Б, П, КЛ, СТМ и др.
Вулканический туф и пемза – магматические излившиеся пористые породы. Состоят, главным образом, из аморфного кремнезема, который
11
обеспечивает их высокую атмосферостойкость. Цвет этих пород может быть белым, желтым, красным, синеватым, лиловым, серым, черным и др. За счёт быстрого охлаждения магмы эти породы имеют аморфную структуру и пемзовидную пористую текстуру, преимущественно с замкнутой пористостью. Пемза представляет собой пористое (П= 60…70 %) вулканическое стекло. Средняя плотность ρm = 300…900 кг/м3, истинная плотность ρ = 2000…2500 кг/м3, предел прочности при сжатии Rсж = 2,5…10 МПа, коэффициент теплопроводности λ = 0,12…0,2 Вт/(м∙°С). Вулканические туфы образуются в результате уплотнения и цементации продуктов вулканической деятельности – пемзы, пепла и др. Средняя плотность туфов колеблется в пределах ρm = 750…1400 кг/м3, предел прочности при сжатии Rсж = 6…15 МПа, коэффициент теплопроводности λ = 0,3…0,45 Вт/(м∙°С). Применяются в качестве Щ (для лёгких бетонов), ОП, К, СВВ.
Песчаник кремнистый – осадочная горная порода, относящаяся к подгруппе сцементированных механических отложений. Цвет песчаников разнообразен: от бело-жёлтого до темно-серого, от розового до крас- но-бурого. Имеет зернистую (конгломератную) структуру, плотную текстуру. По составу представляет собой зерна кварцевого песка, сцементи-
рованные |
кремнеземистым |
веществом. |
Средняя |
плотность |
||
ρm = |
2300…2700 кг/м3, |
предел |
прочности |
при |
сжатии |
|
Rсж = 100…250 МПа. Стойкость против выветривания – высокая. Значи- |
||||||
тельная твердость кремнистых |
песчаников |
|
затрудняет |
их |
обработку. |
|
Применяется в качестве Щ, ОП, Б, К, СО, С.
Брекчия, конгломерат – осадочные породы, относящиеся к подгруппе сцементированных механических отложений. Брекчия представляет собой породу, образовавшуюся в результате скрепления обломков горных пород с острыми гранями (глыбы, щебень, дресва) различными природными цементами (карбонатным, кремнеземистым, железистым и др.). Конгломерат образовался в результате цементирования обломков горных пород с окатаной поверхностью (валуны, галечник, гравий) указанными природными цементами. Эти породы имеют различную окраску: от серой и бурой до пестрой. Структура их обломочная угловатая (у брекчии), обломочная окатанная (у конгломерата). Текстура – чаще плотная. Минеральный состав различен и зависит от породы сцементированных частиц. Средняя плотность и прочность зависят от вида цементирующего вещества, породы сцементированных частиц и крупности обломков – ρm=1800…2700 кг/м3, Rсж=50…150 МПа. Стойкость против выветривания средняя, для пород с кремнистым цементирующим веществом, с мелкими обломками гранитного происхождения может быть высокой. Применяется, чаще всего, для Щ, Б, красивые и стойкие разновидности в качестве ОП.
Известняк-ракушечник – осадочная органогенная зоогенная порода. Цвет, чаще всего, светло-серый, желтый. Структура раковистая, текстура
12
пористая. Состоит, главным образом, из кальцита, так как образовалась порода из слабосцементированных известковых ракушек отмерших морских животных организмов, сцементированных известковым цементом. Средняя плотность ρm = 800…2000 кг/м3, предел прочности при сжатии Rсж = 0,5…15 МПа, характеризуется высокой пористостью – 20…60 % и коэффициентом теплопроводности λ = 0,3…0,9 Вт/(м∙°С) Обладает средней стойкостью против выветривания. Легко обрабатывается. Применяется в качестве К, ОП, Щ для легких бетонов, СВВ.
Известняк плотный – осадочная порода, по условиям образования может находиться в подгруппе органогенных сцементированных или в подгруппе химических осадков. Цвет известняков белый, но в зависимости от примесей может быть с желтыми, красноватыми, серыми или бурыми оттенками. Встречается известняк кристаллической, мраморовидной, аморфной структуры и плотной текстуры. Состоит, главным образом, из кальцита с возможными примесями доломита, глины, кварца, гипса. Физи- ко-механические свойства известняков неоднородны. Средняя плотность ρm=1700…2600 кг/м3, предел прочности при сжатии Rсж = 50…200 МПа. Обладает средней стойкостью против выветривания. Широко применяется в строительстве в качестве СВВ, Щ, Б, ОП, К, Си др.
Доломит – осадочная горная порода, относится к подгруппе химических осадков. Имеет белый, желтоватый или серый цвет. Структура породы может быть скрытокристаллической, мелкозернистой и других видов. Текстура плотная. Мономинеральная порода состоит из минерала доломита, иногда с примесями кальцита, ангидрита. Средняя плотность ρm = 2200…2800 кг/м3, предел прочности при сжатии Rсж = 100…200 МПа. Стойкость против выветривания – средняя. Применяется в качестве Щ, СО, СВВ, СТМ и др.
Мергель – осадочная горная порода. Представляет собой природную смесь кальцита и глинистых минералов. В зависимости от содержания глинистых минералов (25…60 %) может относиться к группе химических осадков или к группе механических отложений. Имеет светло-серый цвет. Структура землистая, текстура плотная. Средняя плотность ρm = 2000…2400 кг/м3, предел прочности при сжатии Rсж = 1…50 МПа, характеризуется низкой водостойкостью и морозостойкостью. Стойкость против выветривания низкая. Применяется в качестве СВВ (для получения портландцемента).
Диатомит, трепел, опока – осадочные органогенные фитогенные породы. Имеют белую окраску с желтоватым оттенком, землистую структуру, мелкопористую текстуру. Состоят, главным образом, из аморфного кремнезема в виде опала с примесями кварца, глинистых минералов. Их средняя плотность колеблется в пределах ρm = 400…1200 кг/м3, предел прочности при сжатии Rсж = 2,5…5 МПа, характеризуются
13
высокой пористостью. Стойкость против выветривания – низкая. Применяются в качестве СВВ, СТМ, стойкие разновидности – как Щ для легких бетонов.
Гипс – осадочная горная порода, относится к подгруппе химических осадков. Цвет белый, с примесями может быть розовый, желтоватый, серый. Структура кристаллическая с различной формой кристалла (зерна, волокна и др.). Текстура плотная. Состоит из минерала гипса с возможными примесями ангидрита, кальцита, доломита и др. Средняя плотность ρm = 2000…2300 кг/м3, предел прочности при сжатии Rсж = 5…30 МПа. Стойкость против выветривания низкая. Применяется как СВВ, ОП для внутренней облицовки и при производстве искусственного мрамора.
Гнейс – метаморфическая горная порода, образуется при температурах 600…800°С и высоком давлениииз глинистых и кварцево-полевошпатовых пород, преимущественно – из гранита. Структура кристаллическая, разнозернистая. Текстура плотная, полосчатая, со слабо выраженной сланцеватостью. Цвет породы – серый, может быть розовый. Состоит, главным образом из кварца, полевых шпатов, биотита, пироксена, роговой обманки. Средняя плотность ρm=2400…2800 кг/м3, предел прочности при сжатии Rсж = 120…400 МПа. Анизотропен по прочности. По плоскостям сланцеватости раскалывается на плиты. Ввиду сланцеватости расслаивается при замораживании и оттаивании, что обуславливает низкую стойкость гнейсов против выветривания. Применяется в качестве П, С, Б, ОП.
Кварцит – метаморфическая горная порода, образуется из кремнистого песчаника. Цвет может быть светло-серый, розовый, красный, вишневый. Структура мелкокристаллическая, слитнокристаллическая. Текстура плотная, массивная. Состоит из кварца (95…99 %) и различных примесей. Порода характеризуется средней плотностью ρm = 2500…2700 кг/м3, высокой прочностью при сжатии Rсж = 100…450 МПа, высокой огнеупорностью – до 1710…1770°С, очень высокой стойкостью против выветривания, высокой твердостью, трудно истирается. Применяется в качестве ОП, П, С, СО.
Мрамор – метаморфическая горная порода, образуется из известняков и доломитов. Цвет имеет самый разнообразный: от белого, розового до черного. Структура мрамора зернистая, текстура плотная. Состоит, главным образом, из кальцита с возможными примесями кварца, полевых шпатов, халцедона, пирита и др. Средняя плотность ρm = 2600…2800 кг/м3, предел прочности при сжатии Rсж = 100…300 МПа. Стойкость против выветривания имеет среднюю. Подвергается сульфатной коррозии. Легко обрабатывается, хорошо полируется. Применяется в качестве ОП, П, С, Щ и др.
Глинистый сланец – метаморфическая горная порода. Образуется в результате уплотнения глин и их частичной перекристаллизации. Окраску имеет различную, чаще темно-серую, черную. Структура глинистая, текстура плотная, сланцеватая. Состоит из каолинита, кварца, полевых шпа-
14
тов, гидрослюд и примесей. Средняя плотность ρm = 1000…2000 кг/м3, предел прочности при сжатии Rсж = 20…40 МПа, пористость 1…3 %. Порода анизотропна по прочности. В воде не размокает и не приобретает пластичность, в отличие от глин. Раскалывается на тонкие пластинки толщиной 2…8 мм. Стойкость против выветривания – высокая. Применяется в качестве КП, ОП и СВВ.
Серпентинит (змеевик) – метаморфическая горная порода, состоящая, в основном, из серпентина, а также примесей – магнетита, карбонатов, остатков первичных минералов (оливин, пироксены) и др. Образуется, главным образом, в результате метаморфизма пород группы перидотита. Структура кристаллическая, текстура плотная, массивная. Серпентиниты имеют зеленую окраску различных тонов, преимущественно, темных, с пятнами и прожилками разных цветов. Средняя плотность ρm = 2600…2700 кг/м3, предел прочности при сжатии Rсж = 50…130 МПа, стойкость против выветривания низкая. Обладает высокими декоративными качествами, хорошо полируется. В строительстве применяется для изготовления ОП, декоративных изделий.
Контрольные вопросы
1.Что называют минералом?
2.Что называют горной породой?
3.Приведите классификацию горных пород в зависимости от условий образования (с примерами).
4.Назовите мономинеральные и полиминеральные горные породы.
5.Назовите основные породообразующие минералы магматических горных пород.
6.Назовите природные каменные материалы и изделия из магматических горных пород.
7.Назовите основные породообразующие минералы осадочных горных пород.
8.Назовите природные каменные материалы и изделия из осадочных горных пород.
9.Назовите природные каменные материалы и изделия из метаморфических горных пород.
10.Какие горные породы применяют для внешней и внутренней облицовки?
11.Какие горные породы применяют для получения заполнителей для бетонов (тяжелых и легких) и строительных растворов?
12.Какие горные породы применяют в качестве сырья для производства неорганических вяжущих веществ, теплоизоляционных материалов, керамических материалов?
15
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Строительные материалы. Материаловедение. Технология конструкци-онных материалов : учеб. для вузов / В.Г. Микульский [и др.]; под ред. В Г. М икульского, Г.П.Сахарова. – [5-е изд., доп. и перераб.].– М.: Изд-во АСВ, 2011.– 519 с.
2.Материаловедение. Отделочные работы: учебник для студентов учреждений средн. проф. обр. / В.А. Смирнов, Б.А. Ефимов, О.В. Кульков, И.В. Баландина, Н.А. Сканави. – М.: Академия, 2013. – 368 с.
3.Строительное материаловедение : учебное пособие для вузов / И.А. Рыбь-
ев. – Изд. 3-е, стер. – М.: Высш. шк., 2008. – 701 с.
4.Общая геология : учебник в 2-х т. / Под ред. А.К. Соколовского. Т 1. – М.:
КДУ, 2006. – 448 с.
5.Общая геология : учебник в 2-х т. / Под ред. А.К. Соколовского. Т 2. – М.:
КДУ, 2006. – 208 с.
6.Курс минералогии / А.Г. Бетехтин – М.: Государственное издательство геологической литературы, 1951. – 543 с.
7.Инженерная геология : Учеб. для строит. спец. вузов / В.П. Ананьев, А.Д. Потапов. – 3-е изд., перераб. и испр. – М.: Высш. шк., 2005. – 575 с.
СОДЕРЖАНИЕ
1.Основные понятия ……………………………………………………….. 3
2.Породообразующие материалы ………………………………………… 5
3.Горные породы …………………………………………………………... 10 Контрольные вопросы …………………………………………….……... 15
Библиографический список ……………………………………………... 16
16
